通过对北京密云地区放马峪条带状铁矿矿石围岩中含磁铁矿石榴子石斜长片麻岩进行SHRIMP 锆石U-Pb测年研究,主要获得3组锆石207Pb/206Pb年龄,分别为(1 817±13) Ma、(2 456±6) Ma和(2 529±8) Ma。结合其岩相学、阴极发光图像分析,其中具有变质成因的锆石年龄分别为(1 817±13) Ma和(2 456±6) Ma,代表了该区条带状铁建造的两期变质时代;而另外1组年龄为(2 529±8) Ma的锆石,具岩浆锆石韵律环带特征,代表了该含磁铁矿石榴子石斜长片麻岩中碎屑锆石的年龄,从而间接限定了该区条带状铁建造的形成时代为(2 456±6) Ma到(2 529±8) Ma之间。结合前人研究资料,认为其可能形成于新太古代晚期。这些成果为该区乃至整个华北地区前寒武纪BIF型铁矿以及晚太古代至古元古代的构造演化提供了进一步详实的年代学资料。
凯勒克赛依铁矿床是新疆阿尔泰唯一的小型镜铁矿床,赋存于一套变质火山-沉积岩系中,近矿围岩为白云母石英片岩,矿体呈层状,与地层产状一致,矿石具有块状、条带状、条纹状构造,矿石中金属矿物主要为镜铁矿(TFeO=87.349%~88.988%,TiO2=0~1.042%,Al2O3=0.036%~0.256%),矿化具有沉积特征。近矿围岩镜铁矿白云母石英片岩锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb谐和年龄为(375.6 ± 0.6)Ma,限定成矿时代在376 Ma左右,即中泥盆世成矿,是阿尔泰为数不多的中泥盆世成矿作用的产物。同时也厘定含矿的变质火山-沉积岩系属中—晚泥盆世阿勒泰镇组,不是前人认为的早泥盆世康布铁堡组。
通过对锡林浩特东部地区早白垩世花岗岩体进行SHRIMP锆石U-Pb测年、地球化学测试,讨论其形成构造环境。花岗岩测年结果为:正长花岗岩(DS214)(139.1±1.7) Ma,花岗岩(DS220)(134.7±1.7) Ma,表明研究区花岗岩形成于早白垩世早期。花岗岩地球化学具有高硅、富碱、相对低铝的特征,A/CNK平均值1.06,为弱过铝质花岗岩。微量元素相对富集大离子亲石元素(Th、U、K),明显亏损Nb、Ba、Sr、P、Ti等高场强元素;稀土总量高,为122.90×10-6~368.77×10-6,LREE/HREE值为5.71~14.36,呈右倾模式,负Eu异常显著(0.10~0.50),表现为A型花岗岩特征。K2O-Na2O构造环境判别图表明样品为A型花岗岩,Y/Nb-Ce/Nb图解显示花岗岩为A2型。主量元素、微量元素特征指示花岗岩形成于造山后岩石圈伸展作用阶段,在壳源岩浆演化过程中存在幔源物质混染作用。花岗岩成因可能是晚古生代末—中生代初期间古亚洲洋闭合引起的一系列板块碰撞作用(包括蒙古—鄂霍次克洋闭合),使造山后期地壳逐渐增厚并发生重力垮塌,导致构造环境由挤压转变为伸展,同时受古太平洋板块西向俯冲的影响。
黑龙江省张广才岭南部早侏罗世花岗岩具有明显的岩浆混合特征。岩体中暗色微粒包体发育,主要为细粒闪长质岩浆包体,包体形态多样,与寄主岩呈截然、过渡关系。包体的矿物组合明显不平衡,如矿物具有定向排列的特点,斜长石发育自形环带并存在新、老两个世代,发育针状磷灰石。由电子探针对斜长石、角闪石和黑云母等矿物分析结果可知,寄主花岗岩和包体中各主要矿物含量基本一致。岩石地球化学特征研究显示,包体与寄主花岗岩关系密切,两者在稀土元素和微量元素方面也表现为明显的地球化学亲缘关系。这表明张广才岭南部早侏罗世花岗质岩石具有壳幔混合成因特征,暗色微粒包体是由较基性的地幔岩浆进入寄主岩浆中淬火结晶而成,花岗质岩浆的源区主要为新生的地壳物质。
郯庐断裂带是中国东部大陆规模最大的第四纪活动构造带和地震活动带,断裂带附近现代构造应力场明显控制了其运动方式、活动强度和地震活动,深入研究郯庐断裂带附近地壳浅层现今构造应力场,对于探讨断裂带当前活动性具有重要的科学意义。在参考前人研究成果的基础上,依据郯庐断裂带附近(山东—环渤海—辽宁段)6个600~1 000 m深孔地应力实测数据,初步揭示了断裂带附近地壳浅层应力分布规律,并分析其在不同活动段之间的差异。结合研究区已有其他应力数据(震源机制解、钻孔崩落、应力解除及断层滑动矢量反演数据等),重绘断裂带及邻区地壳现代构造应力场图,基于此详细分析了现今构造应力场主压应力方位特征及其对断裂活动方式的影响。初步结果表明:(1) 在构造应力积累水平上,郯庐断裂带山东段西南端应力积累最高,渤海段东、西两侧之辽东半岛应力积累强度次之,辽宁段东北端本溪地区略低于渤海段,山东段北端和河北昌黎两地应力积累强度最低。(2) 断裂带山东段南端地应力环境为逆冲型,而北端以正断型为主;渤海段之辽东半岛和河北昌黎及邻区主要为正断型;辽宁段东北端以正断型为主,兼具走滑型应力状态,地壳浅部地应力状态与断裂各段第四纪以来的运动学特征具有较好的一致性。(3) 郯庐断裂带山东段及邻区现今构造应力场主压应力优势方位为N70°E,渤海段及邻区为N68°E,辽宁段及邻区为N72°E,各段之间差异不明显,该应力作用方式有利于断裂带产生右旋走滑活动,同时也表明郯庐断裂带所处的华北及辽宁大部地区具有较统一构造应力环境。
色尔腾山山前断裂位于阴山山脉的中西段,控制着临河凹陷的北缘,在晚第四纪以来有着强烈的活动。通过对色尔腾山山前断裂大后店—瓦窑滩段进行地貌调查和测量,认为该段并不是一条向NE方向突出的单一弧形断裂,而是由走向为EW向的红旗村段(大后店—乌不浪口)和走向为NW向的圐圙补隆段(乌不浪口—瓦窑滩)组成。整条断裂共发育4级台地,T3台地的形成时代在距今5万至7万年以前,是河套古大湖的湖滨相沉积;T2的形成时代在距今2万至3万年以前。而全新世T1台地在该两段上的分布并不相同,红旗村段和圐圙补隆段T1台地的平均高度分别为5.37 m和8.1 m,测得的台地年龄分别为6.23 ka和12.36 ka,沉积物均为冲洪积砂砾。两段断裂全新世的滑动速率分别为0.86 mm/a和0.65 mm/a。这两段在几何展布、构造地貌、断层运动学性质方面有不同的特征,属于不同的活动断裂分段,其分段边界的类型为断裂交汇处的T型结点。
新乡位于豫西北山地与豫东平原过渡位置,黄河冲积扇的不断发展以及第四纪早期的新构造运动对该区第四纪沉积过程产生影响。通过对新乡多个钻孔岩心进行系统性描述、年龄测试、沉积相分析以及钻孔地层间对比分析,结果显示:黄河冲积扇的发展及黄河主河道的南北向迁移,是研究区第四纪沉积过程的重要影响因素,研究区第四纪沉积相以河流相为主,横向上对比良好;多个场地的钻孔揭示研究区全新统厚度约10 m,平均年龄9.5 ka左右;更新统上部厚度约69 m,平均年龄129 ka左右;更新统中部厚度约55 m,平均年龄小于829 ka;更新统下部未见底。在第四纪早期,黄河冲积扇主河道在研究区西侧,尚未发育到新乡地区,对该区的影响较小,以细粒的泛滥平原沉积物为主;第四纪中期,黄河冲积扇快速向东部发展,河道迁移至研究区北东侧,沉积了明显的河流相,砂体厚度明显增加;第四纪中晚期,基本继承前期的河流相沉积,随着河道南迁,砂体含量有所下降。受到新构造运动的影响,新乡地区第四纪地层北东部出现沉积间断,并且局部地区出现差异沉降,北东侧地势高于南西侧。
作为微生物席建造物的叠层石记录了大量的古环境和古地理信息,在豫西寒武系出露18层叠层石,以宏观和微观沉积特征为基础,依据各组段叠层石丰度(层厚度)和分异度(形态类型)的演化,将豫西寒武纪叠层石划分为6个演化组合。从叠层石组合的微观纹层、微生物化石及其微生物席演化等方面,结合沉积学和生物化石特征,探讨了豫西寒武纪叠层石的幕式演化,分别为微生物岩-叠层石演化幕和微生物岩-灰岩演化幕。以中寒武世灰岩中微生物岩与遗迹化石的密度关系为例,并从整个寒武纪微生物岩与后生动物化石之间关系的角度分析,认为叠层石微生物岩演化与后生动物之间并非只是简单的“此消彼长”,而是一种动态平衡的耦合关系。
寒武系是塔里木盆地当前油气增储上产的重点层系,恢复寒武纪的盆地原型是油气勘探的重要基础。利用最新的钻井、地震及露头资料,以沉积相为研究实体,将盆地充填与周缘构造演化相结合,由点→线→面进行分析,恢复了塔里木盆地寒武纪不同时期的构造-沉积环境,并建立了相应的盆地充填演化模式。塔里木盆地寒武纪经历了一次完整的海侵-海退旋回,包括早寒武世早期快速海侵→中寒武世海退、晚寒武世缓慢海侵→寒武纪末海退两个次级旋回,分别对应沉积演化的2个阶段:塔西克拉通内坳陷早寒武世的碎屑滨岸-陆棚相→局限台地相→中寒武世的蒸发台地相,晚寒武世的局限台地相→寒武纪末期的台地暴露不整合;塔东克拉通边缘坳陷为深水盆地相,经历了硅质泥岩→泥岩与灰岩薄互层→碳酸盐岩的岩相演化。寒武纪塔里木原型盆地特征及演化主要受控于Rodinia超大陆的裂解,其构造-沉积格局经历了由震旦纪末的南北分异格局向中-晚寒武世的东西分异格局的演变。
利用准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组地质、试油、录井、岩石薄片及地球化学等资料,研究了致密油的形成条件、分布特征及其控制因素。研究区致密油形成条件优越,烃源岩有机质丰度高、有机质类型为Ⅰ和Ⅱ型并且为低熟-成熟阶段;储层岩性复杂,甜点段平面连续性好,孔隙类型多样;广泛分布的烃源岩与储层频繁互层,烃源岩生成的油气直接进入相邻储层,有利于致密油的富集;芦草沟组超压广泛发育,是致密油运移的主要动力。致密油纵向上分布受优质烃源岩控制,全段均见油气显示,主要富集于优质烃源岩层附近的储层中;平面上受烃源岩有机质丰度、烃源岩厚度及储层厚度的综合控制,主要分布于烃源岩厚度大于200 m、TOC高于3.5%、储层厚度大于15 m的区域之内。
柴达木盆地阿尔金山前斜坡带发现了规模分布的东坪基岩气田,其基岩风化壳的作用成为关注的问题。依据元素分析、X-射线衍射分析、岩心薄片观察,常规测井响应和成像测井响应特征,识别出东坪地区基岩风化壳发育不同结构层,且不同结构层的储集特征有很大差异。研究表明,基岩风化壳结构可划分为土壤层、完全风化层和半风化层,而半风化层又可进一步分为溶蚀带和崩解带;其中土壤层厚度0~2 m,完全风化层厚度4~15 m,溶蚀带厚度36.5~164 m,崩解带厚度300~1 000 m。基岩半风化层是储层发育带,其中溶蚀带储集物性好于崩解带,溶蚀带发育较多的溶蚀孔洞和溶蚀加宽的网状裂缝,孔隙度范围2%~16%;而崩解带发育弱溶蚀构造缝和节理缝,孔隙度范围2%~8%。东坪地区大规模发育基岩风化壳为柴达木盆地远离烃源岩灶的斜坡地区寻找油气提供了借鉴依据。
四川盆地下侏罗统自流井组大安寨段一亚段(大一亚段)灰岩是元坝地区主要产气层。岩心、薄片、物性资料、试油、录井、测井、地震资料综合研究表明,大一亚段灰岩主要为介壳灰岩和含泥介壳灰岩,介壳灰岩平均孔隙度2.36%,平均渗透率为0.02×10-3 μm2,含泥介壳灰岩平均孔隙度为4.59%,平均渗透率为0.21×10-3 μm2。介壳灰岩为浅湖亚相高能滩微相沉积,含泥介壳灰岩为浅湖亚相次高能滩微相沉积。地震波形分类上,以介壳灰岩为主的高能滩微相为高连续低频中强波谷反射,以含泥介壳灰岩为主的次高能滩微相为高连续低频中弱振幅波谷反射。高连续低频中强振幅波谷反射和高连续低频中弱振幅波谷反射以SW-NE向分布于研究区中央地带。以伽马值大于46 API为门槛值剔除泥岩、泥质粉砂岩等,得到介壳灰岩和含泥介壳灰岩的伽马数据体。精细刻画了高能滩微相介壳灰岩和次高能滩微相含泥介壳灰岩的分布范围,新增天然气有利区面积518 km2,为元坝地区大安寨段天然气储量和产量的增加奠定了坚实的基础。
页岩气以吸附态、游离态和溶解态存在于页岩储层中,其中吸附态为主要赋存状态,考察页岩气解吸特征对于我国页岩气勘探开发研究有着重要的理论指导意义。选取了位于南方海相页岩储区的四川和湖北荆门等地的页岩样品,对其常规地球化学性质进行了分析,结果表明页岩样品有机碳含量较高且发育较为成熟;采用MSB磁悬浮天平等温吸附仪进行等温解吸实验并对解吸速率和解吸效率进行计算,结果表明:30~10 MPa时页岩解吸量很低并且无明显变化;10~0.5 MPa时页岩解吸量迅速上升,该阶段为主要解吸段;吸附势理论可用于判断页岩气解吸情况和页岩样品解吸性能强弱,吸附势越大越不利于解吸。
祁连山冻土区木里盆地三露天井田自2008年首次钻采到天然气水合物实物样品以来,实现了中低纬度高山冻土区天然气水合物勘探的重大突破。天然气水合物钻孔DK-9于2013年发现水合物,通过对该孔长期地温实时监测,获得了稳态的地温数据。结果表明,祁连山多年冻土区聚乎更矿区三露天井田冻土层底界为约163 m,冻土层的厚度达约160 m,冻土层内的地温梯度为1.38 ℃ /100 m,冻土层以下的地温梯度达4.85 ℃/100 m。根据天然气水合物形成的温-压条件分析,聚乎更矿区具备较好的天然气水合物形成条件,天然气水合物稳定带底界深度处于510~617 m之间。
为进一步加强土地质量地球化学评价成果的应用性,本评价方法以土地利用现状图斑为评价单元,采用网格化布设土壤采样点,网度为400 m×400 m,采样深度为0 ~ 20 cm。分析了土壤样品中N、P、K、As、Se等16项元素指标。参考《土地质量地球化学评价规范》对黑龙江省宏胜镇农耕区土地质量进行了地球化学评价。结果显示:宏胜镇农耕区土地环境综合质量状况优质,达到一等环境质量的耕地面积占99.30%;养分综合质量丰富以上的土地占94.03%。同时经过本次评价进一步发现了81.05 km2的珍贵富硒土地资源,土壤硒含量在0.4~1.01 mg/kg之间。
本研究以取暖期和停暖后北京市主要功能区及郊区的可吸入大气颗粒物为研究对象,重点对比了市区与郊区、市区内不同功能区的PM10、PM2.5的浓度分布特征以及重金属元素Pb在其中的浓度分布特征。结果表明:可吸入大气颗粒物的浓度在取暖期间远高于停暖后的浓度,雾霾天气时可吸入大气颗粒物的浓度是非雾霾时的1.74~2.56倍。取暖期间,Pb在PM10中的浓度明显远高于PM2.5中的浓度,北京市区内Pb浓度较郊区要高,尤其是建材厂区可吸入大气颗粒物中的Pb浓度最高,商业区次之;停暖后,Pb在PM10和PM2.5中的浓度相当,建材厂区可吸入大气颗粒物中Pb浓度依然是功能区中最高的,但整体上郊区可吸入大气颗粒物中Pb的浓度和市区相差不大。对比分析2007年和2013年的数据,可以估算出,可吸入大气颗粒物PM10中Pb的浓度以每年9.78%的速度在增长,PM2.5中Pb的浓度以每年11.45%的速度在增长。因此,北京市可吸入大气颗粒物中Pb的增长问题应引起相关部门的重视。
以唐山市主城区161个城市近地表灰尘样品为研究对象,研究其重金属含量及环境质量状况。采用单因子指数法和尼梅罗综合指数法对唐山城市近地表灰尘中重金属进行环境质量评价,并应用ARCGIS的空间分析模块进行空间插值制图。结果表明,研究区城市近地表灰尘中重金属含量均超过当地背景值。近地表灰尘中重金属元素Zn、Cd、Pb、Cu、Hg、Cr、Ni和As的变异系数分别是43.23%、213.99%、113.21%、29.56%、70.83%、51.80%、29.21%、32.67%,其中含量变异系数较大的重金属是Cd、Pb等。重金属元素单因子指数评价表明,Cd、Zn为严重污染,Cr、Hg、Pb、Cu 、Ni为潜在污染,As为清洁,污染程度依次为Cd>Zn>Cu>Cr>Pb>Hg>Ni>As。尼梅罗综合指数法评价表明,唐山城市近地表灰尘重金属综合污染严重,清洁、潜在污染、轻污染、重污染、严重污染比例分别为0、3.72%、52.19%、38.51%、5.58%,重污染以上污染比例达到44.09%,其严重污染区与工业区域、交通分布发达程度的分布相吻合,重金属污染可能与城市的燃煤、交通等污染源有关。
认识干旱区地下咸水的形成机制对水资源管理和规划具有重要意义。在宁夏清水河平原上游采集52组浅层地下水化学样品和8组易溶盐样品,分析了地下水咸化的水文地球化学作用,利用元素质量平衡法计算了各作用对地下水盐分的贡献比率。结果表明:沿径流方向,地下水咸化程度呈增加趋势。咸化作用主要为岩石风化,并具空间分异,在补给区以碳酸盐风化为主,在强径流区硫酸盐风化占优,在弱径流区硫酸盐和岩盐风化共同提供了68%~93%的盐量。随着地下水TDS增加,蒸发岩贡献比率上升,碳酸盐和硅酸盐贡献比率下降。蒸发岩风化是导致浅层地下水咸化的首要因素。
地下热水的形成和化学组分特征常受断裂构造和热储地层岩性的影响。川西南喜德地热田内出露的冷泉水和地热水严格受断裂控制,前者为主断裂控制的浅循环型碎屑岩或岩溶裂隙孔隙水;后者则为次级断裂所控制的深循环型裂隙水,其热储层为碳酸盐岩。基于喜德热田形成的地质构造背景,通过开展热田内地热水和冷泉水水化学指标的测试和分析及水岩相互作用模拟,对该热田水文地球化学特征进行了研究。结果表明:喜德热田地热水和冷泉水水源均为大气降水,补给高程分别为2 874~3 092 m和2 584~2 818 m。受温度、含水层矿物类型、水岩相互作用的影响,地热水和冷泉水水化学类型和各组分差别较大,前者为HCO3·SO4-Ca·Mg型水,后者为HCO3-Ca·Mg型水。水岩相互作用模拟表明碳酸盐岩矿物、石膏矿物的溶解和沉淀及阳离子交换过程是导致地热水和冷泉水水化学组分差别较大的主要原因。此外,采用二氧化硅类温标计算喜德热田热储温度为56~90 ℃,循环深度为1 422~2 558 m。研究结果对阐明喜德热田的成因模式,地热水的进一步开发和热水资源的可持续利用具有重要意义。
加曼特金矿床是西天山博罗科努多金属成矿带中的一个浅成低温热液金矿床。矿床赋存于晚古生代大哈拉军山组岩屑晶屑凝灰岩和花岗斑岩中。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年结果显示岩屑晶屑凝灰岩、花岗斑岩的成岩时代分别为(365.9±3.0) Ma和(362.3±4.3) Ma,结合上覆阿恰勒河组地层中维宪阶生物化石的时代,加曼特金矿的成矿时代被约束在362~331 Ma之间。矿区岩石地球化学分析结果表明:二者均为高钾钙碱性系列岩石,富集轻稀土、Th和大离子亲石元素(Rb、K),亏损Ba、Sr、高场强元素(Nb、Ta、Ti、P)和重稀土元素,具有同源性和岛弧岩浆岩的地球化学亲缘性。岩石形成于古准噶尔洋向伊犁—中天山板块俯冲的活动大陆边缘弧环境,主要是下地壳基性岩石部分熔融的产物,混合了少量洋底沉积物熔体交代地幔楔形成的幔源岩浆。
内蒙古核桃坝地区流纹斑岩体与该区铀成矿有着密切关系,为了寻求找矿突破,通过地球化学和岩浆与构造演化等方法,着重讨论流纹斑岩和构造与铀富集的关系。该流纹斑岩体位于多伦火山盆地榛子山破火山口南部,岩石富硅(w(SiO2)= 70.15%~78.58%),富碱(w(Na2O+K2O)=7.49%~10.82%),属钾质(w(K2O)=5.28%~9.30%);A/CNK的值在0.84~1.28之间,在火山岩TAS分类图解中全部样品均落入亚碱性流纹岩范围内,属于亚碱性系列流纹岩类;稀土总量高(∑REE=254.47×10-6~499.99×10-6),其中轻稀土元素富集,重稀土元素亏损,轻重稀土分馏程度强;亲石元素Rb、Th相对富集,特别是U含量(6.66×10-6~966.00×10-6)异常富集,部分数据极高,而Sr和Eu明显亏损。岩石岩浆物质来源于下地壳的部分熔融,侵位于后碰撞构造环境,属于A2型花岗岩类型。伸展构造背景下的富铀流纹斑岩侵位、后期促进铀运移富集的成矿构造及富铀热液随构造上移并进一步萃取等多种事件共同作用,最终促成了核桃坝铀矿床的形成。
内蒙古海拉尔北部八大关地区花岗岩以正长花岗岩和二长花岗岩为主,锆石U-Pb定年显示其形成于晚三叠世((212±1.7)~(226.7±1.6) Ma)。岩石为弱过铝质(A/CNK=1.01~1.10),分异指数(DI)介于92.5~95.8之间。岩石大离子亲石元素K和Rb以及LREE相对富集,高场强元素Nb、Ta、P、Ti 和Ba、Sr相对亏损,并显示中等铕负异常(δEu=0.51~0.71)。较低的10 000 Ga/Al值(平均1.91)以及较低的锆石饱和温度(平均683 ℃)等特征显示该花岗岩属于高分异Ⅰ型。锆石的εHf(t)值较高(4.50~10.45),Hf二阶段模式年龄为0.59~0.97 Ga,反映其源区物质为新元古代增生的基性地壳。综合区域其他地质研究成果,认为研究区晚三叠世花岗岩形成于蒙古—鄂霍茨克洋板块俯冲的活动大陆边缘环境。
陕西省华阳川铀铌铅矿床是小秦岭成矿带中成矿特征最为独特的矿床,碳酸岩脉的破碎带是重要的成矿空间。未矿化的碳酸岩中矿物以方解石为主,其他矿物很少;发育铀矿化的碳酸岩脉中矿物种类繁多,大部分为方解石,其次为角闪石、金云母、榍石、褐帘石、铌钛铀矿、重晶石、磷灰石、石英、磁铁矿、碱性长石等矿物。碳酸岩的LREE含量异常高,δ13CV-PDB和δ18OV-SMOW值显示典型的火成碳酸岩特征。基于碳酸岩脉的Sr、Nd、Pb同位素比值(87Sr/86Sr-206Pb/204Pb、207Pb/204Pb-206Pb/204Pb-143Nd/144Nd-87Sr/86Sr)的关系图,初步判断华阳川铀铌铅碳酸岩脉是源于EMI的碱性硅酸盐-碳酸盐熔体-溶液结晶分异的产物。
西藏玛依岗日地区侵入脉岩为辉长岩,通过采集辉长岩样品,观察显微照片,并进行主量元素、微量元素和稀土元素含量测试。结果表明:Na2O与K2O含量变化范围不大,全碱(K2O+Na2O)含量为1.86%~4.11%,样品K2O/Na2O值的范围为0.25~0.66。岩石富集轻稀土、亏损重稀土,铕无正负异常。总体富集Hf、La、Nd、Ti,亏损P、Yb、Y等元素。地球化学特征表明其形成于陆内裂谷环境,岩浆来源于富集地幔,受到硅铝质地壳物质的混染。结合辉长岩围岩为晚石炭世—早二叠世浅变质岩系以及早二叠世晚期之后的地层中不发育岩墙群的事实,而且根据前人对藏北羌塘南部地区基性岩墙群为晚石炭世—早二叠世的年龄约束,推断研究区内南北向辉长岩可能为古特提斯洋拉张初期的产物。
对云南因民铁铜矿区深部辉长岩类中金红石、黑云母、碳酸盐和绿泥石的矿物地球化学特征进行研究,以探讨赋存于辉长岩类中的铁氧化物铜金型矿(化)体的成岩成矿环境。金红石由岩浆结晶和多期蚀变作用形成,其结晶温度为820~1 082 ℃,多期蚀变温度为444~730 ℃,金红石与黑云母密切共生;黑云母可划分为原生高钛镁质黑云母、热液蚀变镁质黑云母和铁质黑云母,形成温度分别为653~750 ℃、525~619 ℃和551~577 ℃,氧逸度均位于Ni-NiO缓冲剂附近,表明黑云母形成于高温强氧化环境,有利于金红石化;铁白云石-菱铁矿化揭示了强还原环境,交代蚀变金红石;绿泥石多由铁镁矿物蚀变形成,形成于中低温(174~243 ℃)、低氧逸度(-44.68~-51.42)和高硫逸度(-14.42~-19.76)的强还原环境,有利于金属硫化物形成。本区岩浆结晶演化和黑云母-金红石化蚀变具有高温强氧化地球化学岩相学特征,有利于钛、铁矿化,后期叠加中低温强还原地球化学岩相,为IOCG矿床成矿的有利地球化学岩相学类型。
黑龙江省嫩江县永新金矿是近几年在嫩江—黑河构造混杂岩地区新发现的大型断裂带蚀变岩型金矿床,矿石矿物主要为碲金矿、碲金银矿、自然金,有少量的硫化物及氧化物。通过钾长石化带、绢云母化带及硅化带厚度与矿体厚度的线性关系分析得出,本区钾长石化带厚度、硅化带厚度与矿体厚度呈正相关关系,绢云母化带厚度与矿体厚度呈负相关关系。蚀变带厚度及矿体厚度水平面投影结果表明,矿区内热液蚀变在水平方向上具有明显的分带现象,自矿区东南到西北呈“阶梯状”分布,且绢云母化带厚度高值区、钾长石化带厚度高值区及硅化带厚度高值区在各阶梯中具有一定的对应关系。据以上分析,永新金矿成矿流体来自北西方向,矿体总体向北西延伸,暗示矿区西北深部具有较好的找矿前景。
为了进一步认识四川盆地须家河组的层序格架和时空分布,基于高分辨率层序地层学及沉积学相关理论,通过露头剖面、钻井岩心的观察及测井、地震等资料的分析,开展了四川盆地须家河组层序地层研究,结果发现盆地内虽然具有构造复杂、物源多样、岩相不均、组名不统一的特点,但依然具有全盆地范围内可追溯的不整合面和湖泛面。通过层序界面追踪及沉积旋回分析,将四川盆地须家河组划分为3个超长期基准面旋回、6个长期基准面旋回及21个中期基准面旋回,并建立了盆地内各级旋回的对比关系。通过全盆地对比结果表明,须家河组在南北方向上各级旋回个数变化不大,沉积厚度相对稳定;东西方向上旋回变化复杂,西部缺失LSC6旋回和大部分LSC5旋回,东部则缺失大部分LSC1旋回,由于沉降与沉积中心位于龙门山前缘坳陷,盆地近西部沉积速率极高,整体的沉积体展布呈现西厚东薄的楔形体形态特征。在层序对比研究的基础上,尝试性地建立了年代地层格架,通过层序地层学与年代地层学、古生物地层学的综合对比,推测了各旋回的相对年龄值以及不整合面的沉积间断时间,为四川盆地须家河组下一步油气资源探勘开发提供了理论支持。
早期长期浅埋、后期快速深埋及晚期强烈的侧向挤压作用是西部前陆盆地共性的地质演化过程,埋藏(机械)压实-侧向挤压过程对深层砂岩储层岩石物理性质与储集性具有重要的改造作用。开展成岩物理模拟实验研究,并与实际地质分析相结合,探索改造作用机制的演化过程,认为持续的垂向压实作用使储层碎屑颗粒由松散状至紧密堆积。在晚期侧向挤压、持续垂向埋藏压实共同作用下,深层碎屑颗粒表现为明显的共轭双方向定向排列特征。在快速垂向压实和强烈的侧向挤压应力作用下,石英、长石等颗粒内出现明显的无定向微裂缝、共轭剪切微裂缝。微裂缝的出现可增强颗粒的可溶蚀性,提高储层渗透性。明确埋藏(机械)压实-侧向挤压过程对深层砂岩储层物理性质与储集性的改造作用机制,对评价与预测深层有利储层的分布具有积极作用。
多孔介质储层表征技术应用岩心分析、测井分析、地震分析、岩样实验分析、生产动态分析等多种分析方法,表征不同尺度储集空间及其组合特征,最终评价有利储层。应用该技术,识别塔中地区北斜坡奥陶系良里塔格组孔隙型、孔洞型、孔隙-孔洞型、缝洞型和孔缝洞型5类储层,并表征了各类储层的孔喉结构、孔渗性和产能特征。结果表明:孔隙-孔洞型储层的孔喉结构发育大孔大喉的孔喉结构,优于孔隙型和孔洞型储层;裂缝对各类储层起到改善作用,裂缝的发育增加了储层孔渗性和连通性;储层产能特征受储层类型及规模影响,台缘孔缝洞型、孔隙-孔洞型储层以高产稳产为特征,台内缝洞型储层以中产较稳产为特征,台内孔洞型储层以中低产不稳产为特征。各类储集空间组合类型中,台缘孔缝洞型、孔隙-孔洞型储层是最有利储层,台内缝洞型是目前台内勘探的主要类型,台内孔隙型、孔洞型储层在裂缝发育情况下可以形成潜力储层。
为了评价陆相页岩气储层的储集空间和储气能力,以鄂尔多斯盆地延长探区上三叠统延长组长7段、长9段页岩为研究对象,运用电子扫描显微镜、高压压汞、低温CO2和N2气体吸附等实验方法,对陆相页岩气储层孔隙类型特征、孔隙结构及其影响因素进行研究。结果表明:(1)延长探区上三叠统延长组陆相页岩发育多种类型微观孔隙,以粒间孔和粒内孔为主,少量晶间孔和溶蚀孔,有机质孔发育较少,为陆相页岩气赋存提供了储集空间;(2)延长组页岩中介孔(2~50 nm)贡献了其主要的孔容和比表面积,占总孔容的74.37%,占总比表面积的64.40%,且长9段页岩的总孔容和总比表面积均大于长7段页岩;(3)延长组页岩孔隙结构以狭缝型孔和板状孔为主,孔径主要分布在0.4~0.9 nm、3~25 nm和5~200 μm区间段内,延长组页岩平均孔径为8.53 nm,且长7段页岩平均孔径大于长9段页岩;(4)页岩有机碳含量、有机质成熟度及矿物成分含量共同影响着延长组页岩孔隙的发育,其中矿物成分含量是以介孔孔隙为主的延长组页岩孔隙发育的主控因素,有机碳含量及成熟度的增加主要对页岩中微孔孔隙的发育起到积极作用。
复杂断块油藏的开发实践表明,低序级断层控油作用明显,对低序级断层的精细刻画是研究不同类型断块油藏开发技术的基础和关键。随着开发程度的提高,断块油藏面临越来越复杂的地质条件,如断层、地层剥蚀、超覆等多种地质现象并存,地层接触关系及断裂系统复杂,给现有地震资料条件下低序级断层识别及组合带来极大的困难。针对这一难题,通过探索,形成了基于地震正演分析与井震结合的低序级断层识别与精细刻画技术:综合利用井震结合重建地层对比模式指导井上小断点的准确识别、井断点地震反射特征与地震正演结合建立断层地震识别标志、井引导地震属性分析断层平面组合规律、井震多层位精细解释刻画断棱断面及多层叠合验证空间组合关系。在“断层、剥蚀、超覆”共存的孤东二六区沙河街组,通过该方法的应用,重组了其复杂断裂系统,解决了长期以来的油水矛盾,取得了较好的应用效果。
为了研究含油气盆地断裂发育区油气分布规律,在确定油气沿活动期和静止期断裂穿过泥岩盖层发生渗滤散失机理的基础上,针对油气沿活动期和静止期断裂穿过泥岩盖层渗滤散失的地质条件及识别方法进行了研究。研究结果表明:油气沿活动期断裂穿过泥岩盖层渗滤散失所需的地质条件是活动期断裂在盖层内上下连接分布,作为油气穿过泥岩盖层的输导通道;油气沿静止期断裂穿过泥岩盖层渗滤散失所需的地质条件是下伏储层油气剩余压力大于断层岩排替压力。通过比较泥岩盖层断接厚度与油气沿活动期断裂穿过泥岩盖层渗滤散失所需最小断接厚度的相对大小和下伏储层剩余压力与断层岩排替压力的相对大小,分别建立了油气是否沿活动期断裂和静止期断裂穿过泥岩盖层渗滤散失的识别方法,并将其应用于渤海湾盆地南堡凹陷南堡5号构造天然气能否通过活动期和静止期NP5-2断裂穿过东二段泥岩盖层渗滤散失的识别。结果表明:在断裂活动期,仅在L2和L8测线处天然气可以沿着NP5-2断裂穿过东二段泥岩盖层渗滤散失,其余测线处(L1、L3、L4、L5、L6、L7、L9)则不能;但是在断裂静止期,天然气不能沿NP5-2断裂穿过东二段泥岩盖层渗滤散失,与目前南堡5号构造东二段泥岩盖层之下已发现的天然气分布相吻合,表明这2种方法分别用于识别油气是否通过静止期断裂和活动期断裂穿过泥岩盖层渗滤散失是可行的。
根据地层分层数据和古热流分析,对塔里木盆地玉北地区的5口代表性钻井进行了埋藏史、热史的模拟与分析,探讨了研究区烃源岩的热演化成熟过程,初步划分了烃源岩的成熟阶段和生烃期次。研究结果认为:玉北地区寒武系-泥盆系沉积时期,具有多次沉积埋藏和隆升剥蚀的交替;泥盆系沉积之后,石炭-二叠系呈现沉积埋藏的特征;中生代在玉北地区东部少量沉积三叠系,随后被剥蚀,而在中西部发生沉积间断;进入新生代,地层持续沉积,且沉积速率呈现增大趋势。研究区寒武系烃源岩自沉积以来成熟度演化相对连续,奥陶纪时进入生烃门限,成熟时期较早;志留-泥盆纪,受海西早期运动的影响,发生隆升剥蚀作用,烃源岩演化变缓;石炭-二叠纪受控于区域上持续稳定的地层沉积与广泛发育的火山活动,研究区寒武系烃源岩进入中高成熟阶段;由于喜马拉雅造山运动的远程效应,新生代研究区持续沉降,形成巨厚沉积,烃源岩成熟度达到高-过成熟,为天然气生成阶段。
为探讨渤海西部在多重环境因素变化下沉积物中重金属的环境地球化学行为,分析了渤海西部44个站位表层沉积物样品中8种重金属元素含量,研究了重金属元素的分布特征、环境影响因素及其生态风险。结果表明,渤海西部表层沉积物中As、Cu、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、Zn的平均含量分别为11.7 mg/kg、25.5 mg/kg、0.14 mg/kg、68.9 mg/kg、0.037 mg/kg、30.3 mg/kg、22.3 mg/kg、75.7 mg/kg;Cu、Cr、Ni、Zn含量与有机碳含量、小于63 μm细粒沉积物呈显著正相关,其在表层沉积物中的分布明显受到有机质含量和沉积物粒径的控制,而As、Hg分布没有明显受到有机质含量的影响。富集系数显示,Cr、Ni、Pb和Zn为无富集,Cu、As为轻度富集,Cd和Hg为中度富集。与多种背景值和一致性沉积物质量基准相比较,渤海西部表层沉积物Pb、Cd的含量超出背景值,而Cu、Zn、Ni、Cr、As、Hg含量也存在一定的异常,但其含量水平引发有害生物效应的可能性不大,尽管重金属元素含量偏高,但生态风险较小。
广西壮族自治区碳酸盐岩分布面积为96 372 km2,约占全区陆地国土面积的40.7%。由碳酸盐岩风化形成的土壤中Cd、Pb、Hg等重金属元素普遍富集。初步评价发现,农作物籽实对Cd的吸收量与土壤Cd含量无对应关系,农作物Cd超标多出现在土壤Cd含量较低的地区。进一步研究发现,Cd高含量的土壤中普遍含有铝土矿、Fe-Mn结核等颗粒。为了探索土壤中Cd存在形态及其影响因素,选择了含铝土矿和铁锰结核的横县土壤和无铝土矿与铁锰结核的象州土壤,系统研究了土壤Cd形态差异及其影响因素。结果表明:(1)象州土壤中Cd主要以活动态形式存在,生物可利用性高,横县土壤中Cd主要以稳定态形式存在,生物可利用性低。(2)pH值为6.0是象州土壤Cd活动态含量的突变点,pH值在6.0处含量达到最大值;而在横县,pH降低使活动态Cd比例增加。(3)象州土壤中活动态Cd随有机质增加而增加,表明Cd被有机质弱吸附;而横县土壤有机质含量与Cd形态无明显相关性。(4)由铝土矿导致的土壤高Cd含量,多以残渣态形式存在,不会对动植物造成危害。
土壤作为陆地生态系统的重要组成部分,土壤碳储量研究在全球碳循环变化中意义重大。利用山东省多目标区域地球化学调查(2003年)获得的双层网格化大密度、高精度土壤有机碳(SOC)含量数据,估算了全省0~20 cm、0~100 cm及0~160 cm的土壤碳密度和储量,并对SOC密度和储量的时空变化规律及土壤固碳潜力进行研究。结果表明:(1)山东省0~20 cm、0~100 cm和0~160 cm土层SOC密度分别为2.22 kg/m2、7.64 kg/m2、10.09 kg/m2,各土层SOC密度均明显低于全国平均水平(3.19 kg/m2、11.64 kg/m2和15.34 kg/m2);(2)0~20 cm表层SOC密度分布总体呈现为沿海地区低,鲁西北平原、鲁东丘陵中等,鲁中南山区偏高的分布格局;(3)与18年前第二次土壤普查(1985年)数据对比,表层SOC密度从1.43 kg/m2升高到2.22 kg/m2,全省陆域(15.70万km2)0~20 cm表层SOC储量则由226.41 Mt增加至350.65 Mt,净增了124.24 Mt,SOC密度以0.044 kg/(m2·a)的平均速率在土壤中积累,整体表现为“碳汇”效应;据估算,尚有505.23 Mt的固碳潜力。
末次冰期是距离人类最近的一次冰期,气候异常寒冷且存在高频高幅波动,河流系统如何响应冰期气候的变化值得关注与研究。基于河流系统对气候变化的敏感响应,传统的经典地貌理论认为河流下切在河流阶地形成过程中起着至关重要的作用,河流的下切行为发生在间冰期或者冰期向间冰期的过渡阶段,堆积行为发生于冰期,然而近年来最新的河流地貌研究成果表明,末次冰期河流下切较为普遍。首先对河流阶地形成的传统模式进行总结分析,认为单纯的构造驱动模式存在不合理性,气候也发挥着重要的调节作用;单一的气候变化无法驱动多级且高差较大阶地的形成,地壳抬升往往是必要因素;气候变化是引发河流堆积-下切行为转换形成河流阶地的关键因素。其次通过前人的研究案例总结出末次冰期河流下切行为响应气候变化的三种模式:(1)气候的高度不稳定性引发大规模的洪水事件驱动河流快速下切;(2)快速隆升区气候高频波动叠加构造抬升驱动河流下切;(3)沿海平原地区海平面大幅度下降驱动河流下切。这三种模式对于理解末次冰期河流系统对短尺度高频气候变化的响应以及对河流阶地成因的判断具有十分重要的指导意义。
巴丹湖区位于巴丹吉林沙漠的东南缘,发育很多被纵向沙垄一分为二、水体化学特征悬殊的双湖系统。前人对此类湖泊成因及风成地貌过程如何影响湖泊水文特征缺乏系统的研究。通过对沙漠东南缘局部风向和巴丹东、西湖湖盆形态的分析反演湖区的地貌演化,从而对湖泊水化学等特征的差异进行解释。水化学测试结果显示:巴丹东湖湖水的TDS为1.5 g/L左右,为微咸水;西湖的TDS是东湖的上百倍,为盐水。Google Earth遥感影像和DEM反映出巴丹吉林沙漠盛行NW风,东南缘风向及风力多变;巴丹东湖湖盆深于西湖湖盆。反演了巴丹湖地貌演化的3个阶段:(1)月牙湖形成阶段,即巴丹湖的形成阶段;(2)双湖系统形成阶段,气候干旱使湖泊水位降低、湖盆出露,在NW定向风作用下,新的新月形沙丘形成于湖盆上,将其分割从而导致巴丹东湖湖盆遭受风蚀;(3)纵向沙垄形成阶段,由于局部风向的改变,新月形沙丘在SW向风力作用下往NE向不断延伸,并转变成纵向沙垄。综合分析认为:气候变化是风成地貌演化的驱动力,多次风向的改变产生了湖盆地形西高东低的差异,导致东湖接受的浅层地下水补给大于西湖;当气候变得暖湿时,水位上升致两湖水体连通,由于东湖水位高于西湖,使东湖盐分释放、西湖盐分积累。因此,受地貌演化的影响,巴丹东、西湖形成了悬殊的盐度特征。
